(57)【要約】      （修正有）【課題】外部短絡を防止できる機能を有する電池構造を提供する。【解決手段】第１の集電層１２と、平面視において第１の集電層よりも小さい第２の集電層１４と、第１の集電層と第２の集電層との間に挟まれた接着フレーム１６とを主に含み、これらにより閉鎖領域が形成されており、該閉鎖領域内に電気化学系層が配置されており、第１の集電層および第２の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層２８が配置されており、第１の集電層および第２の集電層の平面視における異なる長さ、ならびに、第１の集電層および第２の集電層の少なくとも一方の周縁に配置された絶縁層により、折り曲げられたときに第１の集電層と第２の集電層との接触による外部短絡が防止される。【選択図】図２Ａ
0003226660.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
第１の集電層と、
平面視において、前記第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、
前記第１の集電層と前記第２の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第１の集電層および前記第２の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第１の集電層および前記第２の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第１の集電層に接触している第１の活物質層と、前記第２の集電層に接触している第２の活物質層と、前記第１の活物質層と前記第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の周縁に配置された絶縁層と、
を含むことを特徴とする電池構造。
【請求項２】
前記接着フレームは、前記絶縁層の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項３】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項４】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項５】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の電池構造。
【請求項６】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層、前記第２の接着材層および前記第３の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項５に記載の電池構造。
【請求項７】
前記電気化学系層は、平面視において、前記第２の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項８】
前記第１の活物質層の平面視面積が前記第１の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項７に記載の電池構造。
【請求項９】
前記第２の活物質層の平面視面積が前記第２の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項７に記載の電池構造。
【請求項１０】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１１】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１２】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１３】
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１４】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項１３に記載の電池構造。
【請求項１５】
フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１６】
第１の集電層と、
平面視において、前記第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、
前記第１の集電層と前記第２の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第１の集電層および前記第２の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第１の集電層および前記第２の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第１の集電層に接触している第１の活物質層と、前記第２の集電層に接触している第２の活物質層と、前記第１の活物質層と前記第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の周縁に配置されており、且つ少なくとも一部が前記接着フレームに覆われている絶縁層と、
を含むことを特徴とする電池構造。
【請求項１７】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項１８】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層および前記第２の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項１７に記載の電池構造。
【請求項１９】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載の電池構造。
【請求項２０】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層、前記第２の接着材層および前記第３の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項１９に記載の電池構造。
【請求項２１】
前記電気化学系層は、平面視において、前記第２の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項２２】
前記第１の活物質層の平面視面積が前記第１の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項２１に記載の電池構造。
【請求項２３】
前記第２の活物質層の平面視面積が前記第２の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項２１に記載の電池構造。
【請求項２４】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下であることを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項２５】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項２６】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項２７】
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項２８】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項２７に記載の電池構造。
【請求項２９】
フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項３０】
第１の集電層と、
平面視において、前記第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、
前記第１の集電層と前記第２の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第１の集電層および前記第２の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第１の集電層および前記第２の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第１の集電層に接触している第１の活物質層と、前記第２の集電層に接触している第２の活物質層と、前記第１の活物質層と前記第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の周縁に配置されており、且つ前記接着フレームの少なくとも一部を覆っている絶縁層と、
を含むことを特徴とする電池構造。
【請求項３１】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項３０に記載の電池構造。
【請求項３２】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項３１に記載の電池構造。
【請求項３３】
前記電気化学系層は、平面視において、前記第２の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項３０に記載の電池構造。
【請求項３４】
前記第１の活物質層の平面視面積が前記第１の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項３３に記載の電池構造。
【請求項３５】
前記第２の活物質層の平面視面積が前記第２の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項３３に記載の電池構造。
【請求項３６】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下であることを特徴とする、請求項３０に記載の電池構造。
【請求項３７】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項３０に記載の電池構造。
【請求項３８】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項３０に記載の電池構造。
【請求項３９】
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含むことを特徴とする、請求項３０に記載の電池構造。
【請求項４０】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項３９に記載の電池構造。
【請求項４１】
フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項３０に記載の電池構造。
【考案の詳細な説明】
【考案の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本考案は、電池構造に関し、外部短絡を防止できる機能を有する電池構造に特に関する。
【０００２】
〔背景技術〕
生活科技上のニーズに応えるために、様々なウェアラブル電子機器が開発されている。様々なウェアラブル電子機器の軽量化、薄型化の傾向に対応するために、電子機器内部の空間の利用は重要な課題となっている。この課題を解決するための方策の一つとして、非平面上に配置可能なフレキシブル電池がある。従来のフレキシブル固体リチウム電池の構造断面を示す図１を参照する。図に示すように、この電池構造４０は、第１の集電層４２と、第２の集電層４４と、第１の集電層４２と第２の集電層４４との間に挟まれた接着剤フレーム４６とを主に含む。これらにより閉鎖領域が形成され、閉鎖領域内には、第１の活物質層５０、セパレータ層５２、および第２の活物質層５４が順に設けられている。第１の活物質層５０、セパレータ層５２、および第２の活物質層５４は、電気化学系層５６を構成している。さらに、第１の活物質層５０は第１の集電層４２に接触しており、第２の活物質層５４は第２の集電層４４に接触している。このフレキシブル固体リチウム電池は、その全体が動的に折り曲げ可能であることを特徴とするが、折り曲げられる過程において第１の集電層４２と第２の集電層４４とが接触し、外部短絡を引き起こす場合がある。
【０００３】
上記課題に鑑み、本考案は、上記従来技術の欠点を効果的に克服する電池構造を提供する。
【０００４】
〔考案の内容〕
本考案の目的は、上集電層の長さと下集電層の長さとを異ならせると共に、第１の集電層および第２の集電層の少なくとも一方の周縁を電気的絶縁にすることにより、電池が折り曲げられた時に第１の集電層と第２の集電層との接触による外部短絡を防止できる電池構造を提供することである。
【０００５】
上記の目的を達成するために、本考案は、第１の集電層と、平面視において第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、第１の集電層と第２の集電層との間に挟まれた接着フレームとを主に含む電池構造であって、平面視において接着フレームの少なくとも一部が第１の集電層および第２の集電層と重なることにより、接着フレームと、第１の集電層と、第２の集電層とから構成された閉鎖領域が形成されており、前記閉鎖領域内には、第１の活物質層と、第２の活物質層と、第１の活物質層と第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層が配置されており、第１の活物質層は第１の集電層に接触しており、第２の活物質層は第２の集電層に接触しており、第１の集電層および第２の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層が配置されていることにより、折り曲げられたときに第１の集電層と第２の集電層との接触による外部短絡が防止される、電池構造を提供する。
【０００６】
前記接着フレームは前記絶縁層の少なくとも一部を覆っている。
【０００７】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含む。
【０００８】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層および前記第２の接着材層の少なくとも一方に覆われている。
【０００９】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含む。
【００１０】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層、前記第２の接着材層および前記第３の接着材層の少なくとも一方に覆われている。
【００１１】
前記電気化学系層は、平面視において前記第２の集電層内に配置されている。
【００１２】
前記第１の活物質層の平面視面積は、前記第１の集電層の平面視面積よりも小さい。
【００１３】
前記第２の活物質層の平面視面積は、前記第２の集電層の平面視面積よりも小さい。
【００１４】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下である。
【００１５】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含む。
【００１６】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
【００１７】
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含む。
【００１８】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部である。
【００１９】
前記電池構造はフレキシブル電池である。
【００２０】
また、上記の目的を達成するために、本考案は、第１の集電層と、平面視において第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、第１の集電層と第２の集電層との間に挟まれた接着フレームとを主に含む電池構造であって、平面視において接着フレームの少なくとも一部が第１の集電層および第２の集電層と重なることにより、接着フレームと、第１の集電層と、第２の集電層とから構成された閉鎖領域が形成されており、前記閉鎖領域内には、第１の活物質層と、第２の活物質層と、第１の活物質層と第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層が配置されており、第１の活物質層は第１の集電層に接触しており、第２の活物質層は第２の集電層に接触しており、第１の集電層および第２の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層が配置されていると共に絶縁層の少なくとも一部が接着フレームに覆われていることにより、折り曲げられたときに第１の集電層と第２の集電層との接触による外部短絡が防止される、電池構造を提供する。
【００２１】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含む。
【００２２】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層および前記第２の接着材層の少なくとも一方に覆われている。
【００２３】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含む。
【００２４】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層、前記第２の接着材層および前記第３の接着材層の少なくとも一方に覆われている。
【００２５】
前記電気化学系層は、平面視において前記第２の集電層内に配置されている。
【００２６】
前記第１の活物質層の平面視面積は、前記第１の集電層の平面視面積よりも小さい。
【００２７】
前記第２の活物質層の平面視面積は、前記第２の集電層の平面視面積よりも小さい。
【００２８】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下である。
【００２９】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含む。
【００３０】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
【００３１】
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含む。
【００３２】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部である。
【００３３】
前記電池構造はフレキシブル電池である。
【００３４】
また、上記の目的を達成するために、本考案は、第１の集電層と、平面視において第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、第１の集電層と第２の集電層との間に挟まれた接着フレームとを主に含む電池構造であって、平面視において接着フレームの少なくとも一部が第１の集電層および第２の集電層と重なることにより、接着フレームと、第１の集電層と、第２の集電層とから構成された閉鎖領域が形成されており、前記閉鎖領域内には、第１の活物質層と、第２の活物質層と、第１の活物質層と第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層が配置されており、第１の活物質層は第１の集電層に接触しており、第２の活物質層は第２の集電層に接触しており、第１の集電層および第２の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層が配置されていると共に絶縁層が接着フレームの少なくとも一部を覆っていることにより、折り曲げられたときに第１の集電層と第２の集電層との接触による外部短絡が防止される、電池構造を提供する。
【００３５】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含む。
【００３６】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含む。
【００３７】
前記電気化学系層は、平面視において前記第２の集電層内に配置されている。
【００３８】
前記第１の活物質層の平面視面積は、前記第１の集電層の平面視面積よりも小さい。
【００３９】
前記第２の活物質層の平面視面積は、前記第２の集電層の平面視面積よりも小さい。
【００４０】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下である。
【００４１】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含む。
【００４２】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
【００４３】
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層をさらに含む。
【００４４】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部である。
【００４５】
前記電池構造はフレキシブル電池である。
〔図面の説明〕
図１は従来のフレキシブル固体リチウム電池の構造の断面図である。
【００４６】
図２Ａ〜図２Ｄは本考案の第１の実施例の構造を示す模式図である。
【００４７】
図３Ａ〜図３Ｃは本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【００４８】
図４Ａ〜図４Ｏは本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【００４９】
図５Ａ−１〜図５Ａ−９は本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【００５０】
図５Ｂ−１〜図５Ｂ−２７は本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【００５１】
図５Ｃ−１〜図５Ｃ−２７は本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【００５２】
図６Ａ〜図６Ｉは本考案の第３の実施例の構造を示す模式図である。
【００５３】
〔符号の説明〕
１０、４０    電池構造
１２、４２    第１の集電層
１４、４４    第２の集電層
１６、４６    接着フレーム
１６１    第１の接着材層
１６２    第２の接着材層
１６３    第３の接着材層
２０、５０    第１の活物質層
２２、５２    セパレータ層
２４、５４    第２の活物質層
２６、５６    電気化学系層
２８    絶縁層
３０    保護層
Ｔ    高さ
Ｄ    サイズ差
〔具体的な実施形態〕
本考案の目的、技術の内容、特徴および達成効果が理解されやすいように、具体的な実施例とともに本考案を以下に詳しく説明する。
【００５４】
本考案は、フレキシブル固体リチウム電池が折り曲げられたときに第１の集電層と第２の集電層との接触による外部短絡という課題に対し、解決策を提供する。
【００５５】
本考案の第１の実施例の構造を示す図２Ａを参照する。図に示すように、この電池構造１０は、第１の集電層１２と、平面視において第１の集電層１２よりも小さい第２の集電層１４と、第１の集電層１２と第２の集電層１４との間に挟まれた接着フレーム１６とを主に含む。接着フレーム１６が平面視において第１の集電層１２および第２の集電層１４と少なくとも部分的に重なることにより、第１の集電層１２と、第２の集電層１４と、接着フレーム１６との三者からなる閉鎖領域が形成されている。この閉鎖領域内には電気化学系層２６が配置されており、この電気化学系層２６は、第１の活物質層２０と、第２の活物質層２４と、第１の活物質層２０と第２の活物質層２４との間に配置されたセパレータ層２２とを含む。第１の活物質層２０は第１の集電層１２に接触しており、第２の活物質層２４は第２の集電層１４に接触している。第１の集電層１２および第２の集電層１４の少なくとも一方の周縁には絶縁層２８が配置されている。第１の集電層１２および第２の集電層１４の平面視における異なる長さ、および絶縁層の配置により、折り曲げられた時に第１の集電層１２と第２の集電層１４との接触による外部短絡が防止される。ここで定義された周縁とは、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含む。絶縁層２８は、独立構造、および／または、接着フレーム１６の一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
【００５６】
また、図２Ｂに示すように、この電池構造の接着フレーム１６は、第１の接着材層１６１と第２の接着材層１６２とを含み、第１の接着材層１６１は第１の集電層１２と接着され、第２の接着材層１６２は第２の集電層１４と接着されている。さらに、図２Ｃに示すように、この電池構造の接着フレーム１６は、第１の接着材層１６１と、第２の接着材層１６２と、第１の接着材層１６１と第２の接着材層１６２との間に挟まれた第３の接着材層１６３と、を含んでもよい。
【００５７】
本考案の第２の実施例の第１の構造を示す図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃを同時に参照する。図に示すように、この電池構造は、第１の集電層１２と、平面視において第１の集電層１２よりも小さい第２の集電層１４と、第１の集電層１２と第２の集電層１４との間に挟まれた接着フレーム１６とを主に含む。接着フレーム１６が平面視において第１の集電層１２および第２の集電層１４と少なくとも部分的に重なることにより、第１の集電層１２と、第２の集電層１４と、接着フレーム１６との三者からなる閉鎖領域が形成されている。この閉鎖領域内には電気化学系層２６が配置されており、この電気化学系層２６は、第１の活物質層２０と、第２の活物質層２４と、第１の活物質層２０と第２の活物質層２４との間に配置されたセパレータ層２２とを含む。第１の活物質層２０は第１の集電層１２に接触しており、第２の活物質層２４は第２の集電層１４に接触している。第１の集電層１２および第２の集電層１４の少なくとも一方の周縁には絶縁層２８が配置されており、絶縁層２８の少なくとも一部が接着フレーム１６に覆われている。第１の集電層１２および第２の集電層１４の平面視における異なる長さ、および絶縁層の配置により、折り曲げられた時に第１の集電層１２と第２の集電層１４との接触による外部短絡が防止される。ここで定義された周縁とは、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含む。絶縁層２８は、独立構造、および／または、接着フレーム１６の一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
【００５８】
また、この電池構造の接着フレーム１６は、第１の接着材層１６１と第２の接着材層１６２とを含んでもよく、第１の接着材層１６１は第１の集電層１２と接着され、第２の接着材層１６２は第２の集電層１４と接着されていてもよく、さらに、第１の接着材層１６１および第２の接着材層１６２の少なくとも一方が絶縁層２８の少なくとも一部を覆っていてもよい。換言すれば、図４Ｄ、図４Ｅおよび図４Ｆに示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第１の接着材層１６１に覆われてもよく、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第２の接着材層１６２に覆われてもよく、または、図４Ｇ〜図４Ｏに示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第１の接着材層１６１および第２の接着材層１６２に覆われてもよい。
【００５９】
また、この電池構造の接着フレーム１６は、第１の接着材層１６１と、第２の接着材層１６２と、第１の接着材層１６１と第２の接着材層１６２との間に挟まれた第３の接着材層１６３とを含み、第１の接着材層１６１、第２の接着材層１６２および第３の接着材層１６３の少なくとも一方が絶縁層２８の少なくとも一部を覆っていてもよい。換言すれば、絶縁層２８が第１の接着材層１６１、第２の接着材層１６２および第３の接着材層１６３の何れか一方のみに覆われる場合、図５Ａ−１、図５Ａ−２および図５Ａ−３に示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第２の接着材層１６２に覆われてもよく、図５Ａ−４、図５Ａ−５および図５Ａ−６に示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第３の接着材層１６３に覆われてもよく、または、図５Ａ−７、図５Ａ−８および図５Ａ−９に示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第１の接着材層１６１に覆われてもよい。また、絶縁層２８が第１の接着材層１６１、第２の接着材層１６２および第３の接着材層１６３の何れか両者に同時に覆われる場合、図５Ｂ−１〜図５Ｂ−９に示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第２の接着材層１６２および第３の接着材層１６３に覆われてもよく、または、図５Ｂ−１０〜図５Ｂ−１８に示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第１の接着材層１６１および第３の接着材層１６３に覆われてもよく、または、図５Ｂ−１９〜図５Ｂ−２７に示すように、絶縁層２８の少なくとも一部が第１の接着材層１６１および第２の接着材層１６２に覆われてもよい。また、絶縁層２８が第１の接着材層１６１、第２の接着材層１６２および第３の接着材層１６３の三者に同時に覆われる場合、図５Ｃ−１〜図５Ｃ−２７に示すように、必要に応じて絶縁層２８に対する、第１の接着材層１６１、第２の接着材層１６２および第３の接着材層１６３の被覆形態を変更してもよい。
【００６０】
本考案の第３の実施例の構造を示す図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃを同時に参照する。図に示すように、この電池構造は、第１の集電層１２と、平面視において第１の集電層１２よりも小さい第２の集電層１４と、第１の集電層１２と第２の集電層１４との間に挟まれた接着フレーム１６とを主に含む。接着フレーム１６が平面視において第１の集電層１２および第２の集電層１４と少なくとも部分的に重なることにより、第１の集電層１２と、第２の集電層１４と、接着フレーム１６との三者からなる閉鎖領域が形成されている。この閉鎖領域内には電気化学系層２６が配置されており、この電気化学系層２６は、第１の活物質層２０と、第２の活物質層２４と、第１の活物質層２０と第２の活物質層２４との間に配置されたセパレータ層２２とを含む。第１の活物質層２０は第１の集電層１２に接触しており、第２の活物質層２４は第２の集電層１４に接触している。第１の集電層１２および第２の集電層１４の少なくとも一方の周縁には絶縁層２８が配置されており、絶縁層２８は接着フレーム１６の少なくとも一部を覆っている。第１の集電層１２および第２の集電層１４の平面視における異なる長さ、および絶縁層の配置により、折り曲げられた時に第１の集電層１２と第２の集電層１４との接触による外部短絡が防止される。ここで定義された周縁とは、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含む。絶縁層２８は、独立構造、および／または、接着フレーム１６の一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造である。
【００６１】
また、図６Ｄ、図６Ｅおよび図６Ｆを同時に参照する。図に示すように、この電池構造の接着フレーム１６は、第１の接着材層１６１および第２の接着材層１６２を含んでもよく、第１の接着材層１６１は第１の集電層１２と接着され、第２の接着材層１６２は第２の集電層１４に接着されていてもよい。また、図６Ｇ、図６Ｈおよび図６Ｉを同時に参照すると、図に示すように、この電池構造の接着フレーム１６は、第１の接着材層１６１と、第２の接着材層１６２と、第１の接着材層１６１と第２の接着材層１６２との間に挟まれた第３の接着材層１６３と、を含んでもよい。
【００６２】
また、以上のすべての実施例において、電池構造１０は、保護層３０をさらに含んでもよい。再び図２Ａを参照すると、保護層３０は、第１の集電層１２および第２の集電層１４の少なくとも一方の外表面に配置されてもよい。例えば、第１の集電層１２に着目すると、保護層３０は、第１の集電層１２における、第１の活物質層２０とは反対側の表面に配置されている。保護層３０は、独立構造、および／または、図２Ｄのように絶縁層２８の一部である。
【００６３】
また、上述したすべての実施例に係る電池構造において、絶縁層と接着フレームとで、他方に対する被覆形態を必要に応じて変更することができる。例えば、絶縁層が第１の集電層の周縁に配置される第１の実施例の形態と、絶縁層の少なくとも一部が接着フレームに覆われる第２の実施例の形態とが電池構造に同時に存在してもよく、もちろん、３つの実施例の形態が同時に同一電池構造に存在してもよい。本考案において、保護層が存在する場合、集電層の構造が保護され、集電層の金属表面の酸化、または、衝突による破裂を防止することができる。
【００６４】
本考案に係る電池構造において、接着フレームの上端面が第１の集電層と接着され、接着フレームの下端面が第２の集電層に接着されているため、閉鎖領域内に全体的に配置された電気化学系層は、平面視では、第１の集電層および／または第２の集電層の領域内に完全に位置する状態となっている。換言すれば、第１の活物質層の平面視面積は第１の集電層の平面視面積よりも小さく、第２の活物質層の平面視面積は第２の集電層の平面視面積よりも小さい。
【００６５】
また、平面視の方向から観察すると、上記の接着フレームは、完全または部分的に第１の集電層および第２の集電層の平面視領域内に位置してもよい。すなわち、接着フレームが完全に第１の集電層および第２の集電層の平面視領域内に位置している場合、第１の集電層と第２の集電層とが断面上において同じ長さを有すると、接着フレームが第１の集電層および第２の集電層の範囲から突出することは全く無く、第１の集電層と第２の集電層とが断面上において異なる長さを有すると、接着フレームが、第１の集電層と第２の集電層とが重なる平面視領域内に位置することになる。一方、接着フレームが部分的に第１の集電層および第２の集電層の平面視領域内に位置している場合、第１の集電層と第２の集電層とが断面上において同じ長さを有するかどうかに関係なく、接着フレームの一部が第１の集電層および第２の集電層の範囲から突出することになる。
【００６６】
図２Ａを参照する。平面視における、第１の集電層のサイズと第２の集電層のサイズとの差をＤとし、接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下である。Ｄが必ずＴ以下である理由としては、折り曲げ後のＤに関し、集電層自体の厚さも存在するため、Ｄ＝Ｔの場合に９０度折り曲げても、他方の集電層に接触することがないからである。
【００６７】
一般的なリチウム電池では、活物質層を集電層上に塗布した後、裁断、乾燥工程を経て、いわゆる正極または負極が形成される。したがって、正極活物質層または負極活物質層の大きさは、集電層の大きさと同じである。しかし、安全面の観点から、正極活物質層は負極活物質層よりも小さく設計しなければならず、すなわち、正極は負極よりも小さくならなければならない。ここでいう安全面の観点の理由としては、リチウムイオンが負極に挿入されるとき、負極における空間が十分でないと、リチウム樹枝状結晶が大量に生成され、このリチウム樹枝状結晶がセパレータ層を貫通して正極と負極との内部接触による短絡を招来するからである。本考案のリチウム電池の構成では、集電層の大きさは、上記正極、負極の面積の大きさと関係しない。言い換えれば、本考案の上記比較的に小さい集電層は負極の集電層であり、比較的に大きい集電層は正極の集電層であってもよい。本考案では、集電層のサイズが相違するのは、集電層の外部接触による短絡を防止するためである。ここで図２Ａを参照する。図２Ａにおいて、第１の集電層１２は、正極集電層または負極集電層であり、第２の集電層１４は、対応する負極集電層または正極集電層であってもよい。すなわち、第１の集電層１２が負極集電層である場合、第２の集電層１４は正極集電層となる。この実施例は、従来の一般的なリチウム電池の構成とは全く異なる。
【００６８】
以上をまとめると、本考案は、第１の集電層および第２の集電層を、平面視における長さを異ならせるように設計すると共に、第１の集電層および第２の集電層の少なくとも一方の周縁に絶縁層を配置することにより、フレキシブル固体リチウム電池が折り曲げられたときに第１の集電層と第２の集電層とが接触することを防止し、さらに、第１の集電層と第２の集電層との接触による外部短絡を防止する。
【００６９】
以上の説明は本考案の好適な実施例にすぎず、本考案の実施範囲を限定するものではない。したがって、本願に係る特許請求の範囲に記載された特徴および精神に従って行なわれる、いかなる均等的な変更および改修も、本考案の保護範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】従来のフレキシブル固体リチウム電池の構造の断面図である。
【図２】本考案の第１の実施例の構造を示す模式図である。
【図３】本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【図４】本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【図５Ａ】本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【図５Ｂ】本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【図５Ｃ】本考案の第２の実施例の構造を示す模式図である。
【図６】本考案の第３の実施例の構造を示す模式図である。
【図１】
0003226660.tif 000003
【図２Ａ】
0003226660.tif 000004
【図２Ｂ】
0003226660.tif 000005
【図２Ｃ】
0003226660.tif 000006
【図２Ｄ】
0003226660.tif 000007
【図３Ａ】
0003226660.tif 000008
【図３Ｂ】
0003226660.tif 000009
【図３Ｃ】
0003226660.tif 000010
【図４Ａ】
0003226660.tif 000011
【図４Ｂ】
0003226660.tif 000012
【図４Ｃ】
0003226660.tif 000013
【図４Ｄ】
0003226660.tif 000014
【図４Ｅ】
0003226660.tif 000015
【図４Ｆ】
0003226660.tif 000016
【図４Ｇ】
0003226660.tif 000017
【図４Ｈ】
0003226660.tif 000018
【図４Ｉ】
0003226660.tif 000019
【図４Ｊ】
0003226660.tif 000020
【図４Ｋ】
0003226660.tif 000021
【図４Ｌ】
0003226660.tif 000022
【図４Ｍ】
0003226660.tif 000023
【図４Ｎ】
0003226660.tif 000024
【図４Ｏ】
0003226660.tif 000025
【図５Ａ−１】
0003226660.tif 000026
【図５Ａ−２】
0003226660.tif 000027
【図５Ａ−３】
0003226660.tif 000028
【図５Ａ−４】
0003226660.tif 000029
【図５Ａ−５】
0003226660.tif 000030
【図５Ａ−６】
0003226660.tif 000031
【図５Ａ−７】
0003226660.tif 000032
【図５Ａ−８】
0003226660.tif 000033
【図５Ａ−９】
0003226660.tif 000034
【図５Ｂ−１】
0003226660.tif 000035
【図５Ｂ−２】
0003226660.tif 000036
【図５Ｂ−３】
0003226660.tif 000037
【図５Ｂ−４】
0003226660.tif 000038
【図５Ｂ−５】
0003226660.tif 000039
【図５Ｂ−６】
0003226660.tif 000040
【図５Ｂ−７】
0003226660.tif 000041
【図５Ｂ−８】
0003226660.tif 000042
【図５Ｂ−９】
0003226660.tif 000043
【図５Ｂ−１０】
0003226660.tif 000044
【図５Ｂ−１１】
0003226660.tif 000045
【図５Ｂ−１２】
0003226660.tif 000046
【図５Ｂ−１３】
0003226660.tif 000047
【図５Ｂ−１４】
0003226660.tif 000048
【図５Ｂ−１５】
0003226660.tif 000049
【図５Ｂ−１６】
0003226660.tif 000050
【図５Ｂ−１７】
0003226660.tif 000051
【図５Ｂ−１８】
0003226660.tif 000052
【図５Ｂ−１９】
0003226660.tif 000053
【図５Ｂ−２０】
0003226660.tif 000054
【図５Ｂ−２１】
0003226660.tif 000055
【図５Ｂ−２２】
0003226660.tif 000056
【図５Ｂ−２３】
0003226660.tif 000057
【図５Ｂ−２４】
0003226660.tif 000058
【図５Ｂ−２５】
0003226660.tif 000059
【図５Ｂ−２６】
0003226660.tif 000060
【図５Ｂ−２７】
0003226660.tif 000061
【図５Ｃ−１】
0003226660.tif 000062
【図５Ｃ−２】
0003226660.tif 000063
【図５Ｃ−３】
0003226660.tif 000064
【図５Ｃ−４】
0003226660.tif 000065
【図５Ｃ−５】
0003226660.tif 000066
【図５Ｃ−６】
0003226660.tif 000067
【図５Ｃ−７】
0003226660.tif 000068
【図５Ｃ−８】
0003226660.tif 000069
【図５Ｃ−９】
0003226660.tif 000070
【図５Ｃ−１０】
0003226660.tif 000071
【図５Ｃ−１１】
0003226660.tif 000072
【図５Ｃ−１２】
0003226660.tif 000073
【図５Ｃ−１３】
0003226660.tif 000074
【図５Ｃ−１４】
0003226660.tif 000075
【図５Ｃ−１５】
0003226660.tif 000076
【図５Ｃ−１６】
0003226660.tif 000077
【図５Ｃ−１７】
0003226660.tif 000078
【図５Ｃ−１８】
0003226660.tif 000079
【図５Ｃ−１９】
0003226660.tif 000080
【図５Ｃ−２０】
0003226660.tif 000081
【図５Ｃ−２１】
0003226660.tif 000082
【図５Ｃ−２２】
0003226660.tif 000083
【図５Ｃ−２３】
0003226660.tif 000084
【図５Ｃ−２４】
0003226660.tif 000085
【図５Ｃ−２５】
0003226660.tif 000086
【図５Ｃ−２６】
0003226660.tif 000087
【図５Ｃ−２７】
0003226660.tif 000088
【図６Ａ】
0003226660.tif 000089
【図６Ｂ】
0003226660.tif 000090
【図６Ｃ】
0003226660.tif 000091
【図６Ｄ】
0003226660.tif 000092
【図６Ｅ】
0003226660.tif 000093
【図６Ｆ】
0003226660.tif 000094
【図６Ｇ】
0003226660.tif 000095
【図６Ｈ】
0003226660.tif 000096
【図６Ｉ】
0003226660.tif 000097
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月14日(2019.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
第１の集電層と、
平面視において、前記第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、
前記第１の集電層と前記第２の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第１の集電層および前記第２の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第１の集電層および前記第２の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第１の集電層に接触している第１の活物質層と、前記第２の集電層に接触している第２の活物質層と、前記第１の活物質層と前記第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の周縁に配置されていると共に、一部が前記接着フレームの外側壁に配置されている絶縁層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層と、
を含むことを特徴とする電池構造。
【請求項２】
前記接着フレームは、前記絶縁層の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項３】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項４】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項５】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の電池構造。
【請求項６】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層、前記第２の接着材層および前記第３の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項５に記載の電池構造。
【請求項７】
前記電気化学系層は、平面視において、前記第２の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項８】
前記第１の活物質層の平面視面積が前記第１の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項７に記載の電池構造。
【請求項９】
前記第２の活物質層の平面視面積が前記第２の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項７に記載の電池構造。
【請求項１０】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１１】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１２】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１３】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１４】
フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項１に記載の電池構造。
【請求項１５】
第１の集電層と、
平面視において、前記第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、
前記第１の集電層と前記第２の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第１の集電層および前記第２の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第１の集電層および前記第２の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第１の集電層に接触している第１の活物質層と、前記第２の集電層に接触している第２の活物質層と、前記第１の活物質層と前記第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の周縁に配置されており、且つ少なくとも一部が前記接着フレームに覆われている絶縁層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層と、
を含むことを特徴とする電池構造。
【請求項１６】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の電池構造。
【請求項１７】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層および前記第２の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項１８】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項１６に記載の電池構造。
【請求項１９】
前記絶縁層の少なくとも一部が、前記第１の接着材層、前記第２の接着材層および前記第３の接着材層の少なくとも一方に覆われていることを特徴とする、請求項１８に記載の電池構造。
【請求項２０】
前記電気化学系層は、平面視において、前記第２の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項１５に記載の電池構造。
【請求項２１】
前記第１の活物質層の平面視面積が前記第１の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項２０に記載の電池構造。
【請求項２２】
前記第２の活物質層の平面視面積が前記第２の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項２０に記載の電池構造。
【請求項２３】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下であることを特徴とする、請求項１５に記載の電池構造。
【請求項２４】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の電池構造。
【請求項２５】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項１５に記載の電池構造。
【請求項２６】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項１５に記載の電池構造。
【請求項２７】
フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項１５に記載の電池構造。
【請求項２８】
第１の集電層と、
平面視において、前記第１の集電層よりも小さい第２の集電層と、
前記第１の集電層と前記第２の集電層との間に挟まれ、平面視において前記第１の集電層および前記第２の集電層と少なくとも部分的に重なった接着フレームであって、前記第１の集電層および前記第２の集電層と共に閉鎖領域を構成した接着フレームと、
前記閉鎖領域内に配置された電気化学系層であって、前記第１の集電層に接触している第１の活物質層と、前記第２の集電層に接触している第２の活物質層と、前記第１の活物質層と前記第２の活物質層との間に配置されたセパレータ層とを含む電気化学系層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の周縁に配置されており、且つ前記接着フレームの少なくとも一部を覆っている絶縁層と、
前記第１の集電層および前記第２の集電層の少なくとも一方の外表面に配置された保護層と、
を含むことを特徴とする電池構造。
【請求項２９】
前記接着フレームは、前記第１の集電層と接着された第１の接着材層と、前記第２の集電層と接着された第２の接着材層とを含むことを特徴とする、請求項２８に記載の電池構造。
【請求項３０】
前記接着フレームは、前記第１の接着材層と前記第２の接着材層との間に挟まれた第３の接着材層をさらに含むことを特徴とする、請求項２９に記載の電池構造。
【請求項３１】
前記電気化学系層は、平面視において、前記第２の集電層内に配置されていることを特徴とする、請求項２８に記載の電池構造。
【請求項３２】
前記第１の活物質層の平面視面積が前記第１の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項３１に記載の電池構造。
【請求項３３】
前記第２の活物質層の平面視面積が前記第２の集電層の平面視面積よりも小さいことを特徴とする、請求項３１に記載の電池構造。
【請求項３４】
平面視における、前記第１の集電層のサイズと前記第２の集電層のサイズとの差をＤとし、前記接着フレームの高さをＴとするとき、ＤはＴ以下であることを特徴とする、請求項２８に記載の電池構造。
【請求項３５】
前記周縁は、側表面、および／または、前記側表面から上方および／または下方へ延伸している表面を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の電池構造。
【請求項３６】
前記絶縁層は、独立構造、および／または、前記接着フレームの一部および／または表面処理によって電気絶縁性を有する構造であることを特徴とする、請求項２８に記載の電池構造。
【請求項３７】
前記保護層は、独立構造、および／または、前記絶縁層の一部であることを特徴とする、請求項２８に記載の電池構造。
【請求項３８】
フレキシブル電池であることを特徴とする、請求項２８に記載の電池構造。